KR100465315B1 - 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 시스템및 그 방법 - Google Patents

다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 시스템및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 간단하면서 동일한 확산 및 역확산 과정을 제공함으로써 다중 반송파에 걸친 주파수 측면에서의 확산/역확산 뿐만 아니라 시간 측면에서의 직접 확산/역확산이 병행될 수 있고, 그로 인해 본 발명에 의한 다중반송파 코드분할 다중 접속에서의 확산/역확산 시스템 및 그 방법은 2차원 시간/주파수 확산/역확산을 통해 높은 처리 이득과 아울러 주파수 다이버서티, 다중경로 시간 다이버서티를 얻을 수 있고, 무엇보다도 동일한 확산 및 역확산 과정을 이용하여 확산률을 용이하게 가변시킬 수 있음으로써 확산/역확산 과정 및 구조의 변경 없이 가변 전송률을 지원할 수 있다.

Description

다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 시스템 및 그 방법{ System for spreading/inverse spreading of Multicarrier-Code Division Multiple Access and method thereof}
본 발명은 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직접 확산/역확산과 다중 반송파 확산/역확산의 2차원 시간/주파수 확산, 가변 확산률을 용이하게 실현하기 위한 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 MC-CDMA 시스템에서의 송신기 구조를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, MC-CDMA 시스템의 송신기는 직렬/병렬 변환부(11), 변조 심볼 변환부(12), 심볼 복사부(13), 곱셈부(14), 역 고속 퓨리에 변환부(15), 보호구간 삽입부(16)를 포함한다.
직렬/병렬 변환부(11)는 송신기로 전송되는 비트 열을 직렬/병렬 변환(Serial-to-parallel conversion) 또는 역다중화(demultiplexing)에 의해 J개의 병렬 비트 열로 분리한다.
변조 심볼 변환부(12)는 직렬/병렬 변환부(11)에서 분리된 각 비트열을 M-ary PSK 또는 M-ary QAM 등의 변조 방식에 따라 복소(complex) 심볼 열로 변환한다.
심볼 복사부(13)은 변조 심볼 변환부에서 변환된 각 변조 심볼을 확산 전송될 부반송파(subcarrier)의 수 또는 확산률(SFF)에 해당되는 수만큼의 병렬 심볼 열로 복사한다.
그러면, 곱셈부(14)는 심볼 복사부(13)에서 복사된 심볼들을 해당 부반송파에 할당된 하나의 코드 칩(Cn)과 곱한다.
이때, 확산 코드(C=<C0, C1,..., CSFF-1>)는 동시에 전송되는 신호들 사이의 직교성을 위해 왈시 코드(Walsh code)가 사용될 수 있다.
일반적으로, 왈시 코드는 단독으로 사용되기 보다는 서로 다른 기지국 또는 이동국 등의 신호원(signal source)의 구분을 위해서 의사잡음 스크램블링 코드(pseudo-noise scrambling code)와 함께 사용된다.
역 고속 퓨리에 변환부(15)에서는 확산 코드에 의해 다중 반송파로 확산된 J개의 심볼 열을 실질적인 다중 반송파 신호 발생을 위해 주파수 변환한다.
이때, 역 고속 퓨리에 변환부(15)는 주파수 변환을 위해 역 이산 퓨리에 변환(IDFT, Inverse Discrete Fourier Transform) 또는 구현상의 편리를 위해 역 고속 퓨리에 변환(IFFT, Inverse Fast Fourier Transform)을 사용한다.
각 심볼 열의 주파수 변환에서 사용되는 다중 반송파의 수는 확산률과 동일하게 SFF개가 되고, 전체 J 개의 심볼 열에 대해서 J×SFF개가 된다.
보호구간 삽입부(16)에서는 J×SFF개의 다중 반송파에 걸쳐 확산된 전송 심볼에 채널의 다중 경로 전파에 의해 발생되는 심볼간 간섭을 제거하기 위해 보호시간을 전송 심볼 앞부분에 첨가하고, RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 전송한다.
도 2는 도 1에서 하나의 심볼 열에 해당되는 확산 시스템의 구성만을 도시한 것이고, 도 3은 P 배 감소된 확산률을 갖는 MC-CDMA의 확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 2에 나타나 있듯이, 확산 과정은 심볼 복사부(13)가 각 변조 심볼 SK을 확산 전송될 부반송파의 수 SFF에 해당되는 수만큼의 병렬 심볼로 복사하고, 심볼 복사부(13)에서 복사된 심볼들은 곱셈부(14)에서 확산 코드C중 해당되는 부반송파에 할당된 하나의 코드 칩(Cn(n=0, 1, ...SFF-1))과 곱해진다.
곱셈부(14)에서 출력되는 병렬 칩 열은 다중 반송파 전송을 위해 역 고속 퓨리에 변환부(15)에 입력된다.
CDMA 시스템에서는 제3세대 이동통신 시스템의 W-CDMA 기술에서처럼 전송 데이터의 발생 속도의 변화나 채널 상태의 변화에 따라 적절히 데이터 전송 속도를 조절하는 가변 전송률을 실현하기 위해 각 심볼에 대한 확산률을 가변하는 방법이 사용되기도 한다.
이러한 가변 확산률이 도 2의 MC-CDMA 시스템에서의 확산 과정에 적용될 경우에, 변조 심볼의 전송 속도를 P 배 높이기 위해 확산률 SFF보다 작은 확산률 SFF/P로 변조 심볼을 확산하여 전송하려면 도 3에 나타나 있듯이 확산 구조를 직렬/병렬 변환부(21), 심볼 복사부(22), 곱셈부(23), 역 고속 퓨리에 변환부(24)와 같이 변경하여 한다.
종래 기술에 따른 다수 사용자 검출 방식에서 P에 따라 직렬/병렬 변환 과정에서의 병렬 발생 브랜치 수, 즉 직렬/병렬 변환부(21)의 출력과 역 고속 퓨리에 변환부(24)의 입력이 되는 브랜치 수를 조절해야 하고, 병렬로 발생된 각 심볼을 해당되는 부반송파에서의 확산을 위해 연결을 재구성해야 하는 문제점이 있다.
도 4는 종래 기술에 따른 MC-CDMA 수신 과정에서의 역확산 시스템을 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 역확산 시스템은 고속 퓨리에 변환부(31), 곱셈부(32), 가중치부(33), 결합부(34), 병렬/직렬 변환부(35)를 포함한다.
고속 퓨리에 변환부(31)는 수신되는 신호를 고속 퓨리에 변환에 의해 각 부반송파별로 분리하고, 곱셈부(32) 및 가중치부(33)는 각각의 부반송파에 해당되는 코드칩(Cn)과 적절한 가중치(Wn)를 곱한 후, 결합부(34)와 병렬/직렬 변환부(35)에서는 확산률에 해당되는 수의 칩들을 결합하여 하나의 수신 심볼로 변환한다.
각 수신 칩들에 대한 가중치는 확산 수신 칩의 합성 방법에 따라 결정되며 합성 방법은 EGC(Equal Gain Combining), MRC(Maximal Ratio Combining), MMSEC(Minimum Mean Square Error Combining)의 방법이 사용될 수 있다.
일례로, 가중치부(33)에서는 모든 부반송파들에 대해 모두 동일한 가중치의 값으로 칩 결합을 수행할 수도 있다.
도 4에 도시된 수신기의 역확산 과정도 도 3에 도시된 송신기의 확산 과정과 마찬가지로 임의의 SFF/P의 가변 확산률을 실현하기 위해서는 확산률에 따라 칩 결합 수와 결합부(34)에 연결되는 각 브랜치의 연결 구성을 바꾸어야 하는 문제점이 있다.
이와 같은 종래 기술에 따른 확산/역확산 방식은 주파수 측면에서의 확산 및 역확산 뿐만 아니라 시간 측면에서의 직접 확산/역확산이 병행되어 사용될 필요가 있을 경우에, 2차원 주파수/시간 확산과 역확산을 구현하기 위해 각 브랜치마다 직접 확산과 역확산 과정을 추가해야 하며, 각 브랜치에 해당되는 코드를 적절히 배치해야 하는 문제점이 있다.
더욱이, 2차원 주파수/시간 확산 및 역확산에서 가변 확산률을 적용할 경우에 확산률에 따라 확산 및 역확산 구조를 매번 변경해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 2차원 시간/주파수 하이브리드 확산, 역확산, 가변 확산률을 용이하게 실시할 수 있는 다중반송파 코드분할 다중 접속에서의 확산/역확산 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 다중반송파 코드분할 다중접속(Multicarrier-Code Division Multiple Access, MC-CDMA) 시스템에서의 송신기 구조를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에서 하나의 심볼 열에 해당되는 확산 과정만을 도시한 것이다.
도 3은 P 배 감소된 확산률을 갖는 MC-CDMA의 확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 4는 종래 기술에 따른 MC-CDMA 수신 과정에서의 역확산 시스템을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템의 특징은, 다중반송파 코드분할 다중접속의 신호형성 과정 중에서 확산을 위해 입력되는 변조 심볼 열의 각 심볼을 가변 확산률에 따라 결정되는 반복회수(R)만큼 반복하는 심볼 반복부; 상기 심볼 반복부에서 반복된 각 반복 심볼을 심볼 속도와 동일한 칩 속도의 확산코드를 사용하여 직접 확산하여 칩 열로 변환하는 확산부; 상기 확산부에서 확산된 칩 열을 직렬/병렬 변환을 통해 다중반송파의 수(SFF)만큼의 병렬 칩 열로 분리하는 역다중화부; 및 상기 역다중화부에서 분리된 각 칩 열을 역 이산 퓨리에 변환을 통해 해당되는 부반송파들에 실어 전송하는 역 주파수 변환부를 포함한다.
본 발명에 따른 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템의 특징은, 다중반송파를 통해 전송측에서 수신된 신호를 이산 퓨리에 변환을 통해 부반송파별로 병렬 칩 열을 추출하는 주파수 변환부; 상기 주파수 변환부에서 추출된 병렬 칩 열을 단일 칩 열로 병렬/직렬 변환하는 다중화부; 상기 다중화부에서 출력되는 단일 칩 열을 심볼 속도와 동일한 칩 속도로 상기 전송측에서 사용된 동일한 확산 코드를 사용하여 직접 역확산하는 역확산부; 및 상기 역확산부에서 역확산된 칩 열들에 대해 가변 확산률(SF)에 따라 결정되는 결합회수(R)에 해당되는 칩들을 순차적으로 결합하여 수신 변조 심볼 열을 출력하는 칩 결합부를 포함한다.
본 발명에 따른 다중반송파 코드분할 다중 접속에서의 확산 방법의 특징은, a) 다중반송파 코드분할 다중접속의 신호 형성 과정 중에서 확산을 위해 입력되는 변조 심볼 열의 각 심볼을 가변 확산률에 따라 결정되는 반복 회수(R)만큼 반복하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 반복된 각 반복 심볼을 심볼 속도와 동일한 칩 속도의 확산 코드를 사용하여 직접 확산한 후, 직렬/병렬 변환을 통해 다중반송파의 수(SFF)만큼의 병렬 칩 열로 분리하는 단계; 및 c) 상기 b) 단계에서 분리된 각 칩 열을 역 이산 퓨리에 변환을 통해 해당되는 부반송파에 실어 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 방법의 특징은, a) 다중반송파를 통해 전송측에서 수신된 신호를 이산 퓨리에 변환을 통해 부반송파별로 병렬 칩 열을 추출하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 추출된 병렬 칩 열을 단일 칩 열로 병렬/직렬 변환하고, 상기 단일 칩 열을 심볼 속도와 동일한 칩 속도로 상기 전송측에서 사용된 동일한 확산 코드를 사용하여 직접 역확산하는 단계; 및 c) 상기 b)에서 역확산된 칩 열들에 대해 가변 확산률(SF)에 따라 결정되는 결합 회수(R)에 해당되는 칩들을 순차적으로 결합하여 수신 변조 심볼 열을 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 다중반송파 코드분할 다중 접속에서의 확산/역확산 방법의 특징은, 다중반송파 코드분할 다중접속의 신호 형성 과정 중에서 확산을 위해 송신측에 입력되는 변조 심볼 열의 각 심볼을 가변 확산률에 따라 결정되는 반복 회수(R)만큼 반복하고, 상기 반복된 각 반복 심볼을 확산코드를 사용하여 직접 확산한 후에 다중반송파의 수(SFF)만큼의 병렬 칩 열로 역다중화 하여 역 이산 퓨리에 변환을 통해 해당되는 부반송파에 실어 수신측으로 전송하는 확산 단계; 및 상기 수신측에서 다중반송파를 통해 수신한 신호를 이산 퓨리에 변환을 통해 부반송파별로 병렬 칩 열을 추출하고, 상기 병렬 칩 열을 단일 칩 열로 다중화한 후에 상기 단일 칩 열을 상기 송신측에서 사용된 동일한 확산 코드를 사용하여 직접 역확산하고, 상기 역확산된 칩 열들에 대해 가변확 산률(SF)에 따라 결정되는 결합 회수(R)에 해당되는 칩들을 순차적으로 결합하여 수신 변조 심볼 열을 출력하는 역확산 단계를 포함한다.
상기 확산 단계 및 역확산 단계는 다중반송파에 걸친 주파수 확산과 시간 축 상의 직접 확산의 2차원 주파수/시간 확산/역확산이 가능하다. 2차원 확산/역확산은 상기 확산 단계 및 역확산 단계에서 역 이산 퓨리에 변환 및 이산 퓨리에 변환하는 단계와 역다중화 및 다중화하는 단계의 병렬 칩 열의 수를 다중 반송파에 걸친 주파수 축 상에서의 확산률 수와 동일하게 함으로써 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 1 실시예의 확산 시스템은 심볼 반복부(51), 확산부(52), 역다중화, 역 주파수 변환부를 포함한다.
심볼 반복부(51)는 다중반송파 코드분할 다중접속의 신호 형성 과정 중에서 확산을 위해 입력되는 변조 심볼 열의 각 심볼을 가변 확산률에 따라 결정되는 반복 회수(R)만큼 반복한다.
확산부(52)는 심볼 반복부(51)에서 반복된 반복 심볼을 심볼 속도와 동일한 칩 속도의 확산 코드를 사용하여 직접 확산하고, 역다중화부는 직렬/병렬 변환부(53)로 확산부(52)에서 확산된 심볼을 직렬/병렬 변환을 통해 다중반송파의 수(SFF)만큼의 병렬 칩 열로 분리한다.
역 주파수 변환부는 역 고속 퓨리에 변환부(54)로 직렬/병렬 변환부(53)에서 분리된 각 칩들을 역 고속 퓨리에 변환 과정을 통해 해당되는 부반송파에 실어 수신측으로 전송한다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 확산 시스템의 동작을 아래 본 발명에 따른 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 방법을 통해 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.
심볼 반복부(51)는 변조 심볼 열의 각각의 심볼을 확산률(SFF)과 같은 수의 반복 회수(R)로 반복한다. 그러면, 반복 심볼은 해당 심볼 SK가 R=SFF번 반복된 심볼 열로S K =〈SK,0, SK,1, ....,SK,SFF-1〉가 된다.
확산부(52)는 심볼 반복부에서 출력된 반복 심볼을 확산코드(C=〈C0, C1, ..., CSFF-1〉)를 사용하여 아래의 수학식 1과 같이 직접 확산(direct spreading)한다.
본 발명의 실시예의 수학식에서 A·B 는 두 벡터 A와 B의 동일 위치의 각 성분들을 곱하는 것을 의미한다.
이때, 확산 코드는 다른 데이터 전송과 구별을 위해 고유한 코드가 할당될 수 있으며, 직교성을 위한 왈시 코드와 의사잡음 스크램블링 코드가 결합된 코드가 사용될 수도 있다.
여기서, 심볼 반복부(51)에서 반복된 심볼의 심볼 속도는 확산 코드의 칩 속도와 동일하다. 확산부(52)에서 확산된 칩 열은 직렬/병렬 변환부(53)에서 직렬/병렬 변환 과정을 통해 SFF개의 병렬 칩 열로 분리되고, 각 칩들은 역 고속 퓨리에 변환부(54)에서 역 고속 퓨리에 변환을 통해 해당되는 부반송파에 실려 수신측으로 전송된다.
도 5에 도시된 본 발명에 따른 제 1 실시예의 확산 과정은 도 2에서 설명한 확산 과정과 동일한 효과를 만들어 내어 여러 부반송파별로 복사된 심볼을 확산 코드의 각 칩으로 확산하여 다중반송파로 전송하는 결과를 가져온다.
도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
본 발명에 따른 제 1 실시예의 확산 과정에서 심볼 전송률을 P 배 높이면서 가변 확산률 전송을 하기 위해서, 도 6에 도시된 바와 같이 단순히 심볼 반복 회수를 P 배 감소시켜 R=SFF/P로 조절함으로써 가변 확산률에 의한 전송이 가능해진다.
도 6은 P=2인 경우에 심볼 확산 과정을 도시하고 있는데, 이는 도 3에서 설명한 확산 과정과 동일한 결과를 가져온다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 2 실시예의 확산 과정은 P=2를 일례로 하여 심볼 전송률 증가를 위해 확산률을 감소시키고 있다.
따라서, 변조 심볼은 제 1 실시예보다 2 배의 2Rs의 심볼률로 제 1 실시예에서 심볼이 입력되는 시간과 동일한 시간 동안 심볼 SK와 SK+1이 심볼 반복부(51)로 입력된다.
그러면, 심볼 반복부(51)는 각각의 심볼을 제1 실시예의 반복 회수보다 2 배 감소한 R=SFF/P로 아래 수학식 2와 같이 반복한다.
이때, 심볼 반복부(51)에서 출력되는 반복 심볼에서 심볼 속도는 제 1 실시예와 동일하고 시스템의 칩 속도와 항상 같다.
반복 심볼은 확산부(52)에서 확산 코드C에 의해 아래 수학식 3과 같이 직접 확산되고, 이때, 수학식 4 및 수학식 5와 같이 심볼 SK는 확산 코드C의 앞부분의 SFF/2 칩들로 이루어진 부코드C 0 에 의해 확산되고, 심볼 SK+1은 확산코드C에서 뒷부분의 SFF/2 칩들로 이루어진 부코드C 1 에 의해 확산된다.
확산 칩 열 〈C 0 ·S K, C 1 ·S K+1 〉은 도 5의 제 1 실시예와 마찬가지로 동일한 직렬/병렬 변환부(53)에서 직렬/병렬 변환에 의해 SFF개의 병렬 칩들로 분리되고, 역 고속 퓨리에 변환부(54)에서 역 고속 퓨리에 변환 과정을 거쳐 다중반송파에 걸쳐 확산된 신호로 전송된다.
도 5의 본 발명에 따른 제 1 실시예에서는 심볼 SK가 SFF개의 다중반송파에 걸쳐 확산되어 전송되나, 도 6의 본 발명에 따른 제 2 실시예에서는 심볼 SK와 SK+1이 각각 SFF/2 개의 다중 반송파에 걸쳐 확산되어 전송되므로 2 배 감소된 확산률 전송이 된다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 다중반송파 코드분할 다중 접속에서의 확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 MC-CDMA 시스템에서 다중반송파에 걸친 주파수 측면에서의 확산 이외에 DS-CDMA 방식과 같이 시간 측면에서의 직접 확산이 병행되어 사용함으로써 확산률 증가에 의한 처리 이득과 다이버서티 이득을 얻기 위한 것으로서, 도 5의 본 발명에 따른 제 1 실시예와 그 구성 면에서는 차이가 없다.
그런데, 본 발명에 따른 제 3 실시예에서는 확산률(SF)이 시간/주파수에 걸친 2차원 하이브리드 확산이므로 SF=SFF×SFT로 나타낼 수 있다. 이때, SFF는 주파수 축 상에서의 확산률, SFT는 시간 축 상에서의 확산률을 의미한다.
이러한 2차원 확산률로 변조 심볼을 확산하고자 할 경우에, 도 7에 도시된 바와 같이 직렬/병렬 변환부(53)에서 직렬/병렬 변환 과정의 출력과 역 고속 퓨리에 변환부(54)에서 역고속 퓨리에 변환의 입력이 되는 병렬 브랜치의 수가 주파수 확산률(SFF)에 일치된다.
일례로써, 도 7에서 SF=SFF×SFT=4×4=16의 확산률로 변조 심볼 SK를 2차원 확산하여 전송한다.
도 8은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 8은 2차원 시간/주파수 확산에서도 가변 확산률 SF/P를 적용할 경우에 상기한 실시예들과 마찬가지로 구조 변경 없이 단순히 심볼 반복 회수를 R=SF/P로 조절함으로써 확산이 이루어지는 과정을 나타낸 것이다.
SF=16인 경우에, P=2로 2 배의 심볼 전송률 증가를 위하여 2 배의 확산률 감소를 이루고자 할 경우에, 심볼 SK는 확산 코드 총 16 칩 중에서 앞부분 8 칩에 해당되는 코드C 0 에 의해 확산되고, 심볼 SK+1은 확산 코드 총 16 칩 중에서 뒷부분 8 칩에 해당되는 코드C 1 에 의해 확산된다.
다음, 도 9는 본 발명에 따른 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 역확산 시스템은 주파수 변환부, 다중화부, 역확산부(63), 가중치 곱셈부(64), 칩 결합부(65)를 포함한다.
주파수 변환부는 고속 퓨리에 변환부(61)로서 다중반송파를 통해 수신된 신호를 이산 퓨리에 변환을 통해 부반송파별로 병렬 칩 열을 추출하고, 다중화부는 병렬/직렬 변환부(62)로서 고속 퓨리에 변환부(61)에서 추출된 병렬 칩 열을 단일 칩 열로 병렬/직렬 변환한다.
역확산부(63)는 병렬/직렬 변환부(62)에서 출력되는 단일 칩 열을 심볼 속도와 동일한 칩 속도로 상기 전송측에서 사용된 동일한 확산 코드를 사용하여 직접 역확산하고, 가중치 곱셈부(64)는 심볼 전송을 위해 확산된 칩들을 합성할 때 각 칩들에 대해 가중치를 곱한다.
그리고, 칩 결합부(65)는 역확산부(63) 및 가중치 곱셈부(64)에서 역확산된 칩들에 대해 가변 확산률(SF)에 따라 결정되는 결합 회수(R)에 해당되는 칩을 순차적으로 결합하여 수신 변조 심볼 열을 출력한다.
수신측에서의 역확산 과정은 도 5 내지 도 8에서 설명한 확산 과정과 동일하게 주파수 축 상의 1차원 확산에서 가변 확산률이 적용될 뿐만 아니라 2차원 하이브리드 확산에서 가변 확산률이 적용될 수도 있다.
그런데, 어느 한 실시예에서 언급한 내용 중 다른 실시예에도 적용할 수 있는 내용은 다른 실시예에서 특별히 언급하지 않아도 이를 적용할 수 있는 것은 자명하므로, 주파수 축 상의 1차원 확산에 대한 설명은 이하 생략하고, 2차원 하이브리드 확산에서 가변 확산률이 적용된 예를 들어 설명한다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 실시예의 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템의 동작을 아래 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 방법을 통해 살펴보면 다음과 같다.
수신측에서 고속 퓨리에 변환부(61)는 수신 신호를 매 SFF개의 샘플마다퓨리에 변환하고, 병렬/직렬 변환부(62)는 다중화 과정을 통해 아래 수학식 6과 같이 SFF개의 샘플들로 구성되는 수신 심볼을 얻는다.
확산률 SF에 해당되는 칩 샘플들로 이루어지는 수신 심볼은 순차적으로 SFT번의 퓨리에 변환과 병렬/직렬 변환 과정으로 아래 수학식 7과 같이 된다.
역확산부(63)는 전송측에서 사용된 확산 코드와 동일한 코드C에 의해 직접 역확산하면 아래 수학식 8이 된다.
가중치 곱셈부(64)에서는 수학식 8의 각 칩들에 대해 가중치(w)가 곱해지면 수학식 9가 된다. 이때, 하나의 심볼 전송을 위해 확산된 칩들을 합성할 때 사용되는 가중치의 값들은 EGC, MRC, MMSEC의 방법에 의해 결정될 수 있다.
위의 수학식 9와 같이 얻어진 칩 샘플들에 대해 칩 결합부(65)는 결합 회수 R=SF/P에 해당되는 칩 샘플들을 수학식 10과 같이 결합함으로써 수신 심볼 Ym을 얻는다.
이러한 칩 결합을 순차적으로 P번 반복함으로써 확산 코드C에 의해 역확산된 P 개의 수신 심볼 열〈Y0, Y1, ..., YP-1〉을 얻는다.
위의 실시예들에서는 하나의 심볼 열에 대한 확산 및 역확산 과정을 설명하고 있으나, 본 발명에 따른 실시예들은 병렬로 하나 이상의 심볼 열을 전송하는 다중반송파 코드분할 다중접속 시스템에서 각각의 심볼 열에 대한 확산 및 역확산에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시예들은 부반송파에서 사용되는 변조 방식, 코드 종류, 주파수 변환 과정과 관계없이 사용될 수 있다.
MC-CDMA 시스템에서 다중반송파에 걸친 주파수 측면에서의 확산뿐만 아니라 DS-CDMA 방식과 같이 시간 측면에서의 직접 확산이 병행되어 사용될 필요가 있을 수 있다.
이러한 2차원 주파수/시간 확산은 시스템에서 사용되는 다중반송파의 수보다 더 큰 확산률을 제공함으로써 매우 큰 확산 처리 이득을 얻고자 할 경우에 요구된다.
이와 같이 2차원 확산 방식에 의해 전송되는 신호는 다중 경로 페이딩 채널을 통해 수신될 경우, 높은 처리 이득 이외에도 다중 반송파에 걸친 확산에 의한 주파수 다이버서티와, 직접 확산 및 레이크 수신기에 의해 다중 경로 시간 다이버서티를 얻을 수 있다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의한 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 시스템 및 그 방법은 간단하면서 동일한 확산 및 역확산 과정을 제공함으로써 다중 반송파에 걸친 주파수 측면에서의 확산/역확산 뿐만 아니라 시간 측면에서의 직접 확산/역확산이 병행될 수 있으며, 가변 전송률을 위한 가변 확산률을 용이하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
그로 인해 본 발명에 의한 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 시스템 및 그 방법은 2차원 시간/주파수 확산/역확산을 통해 높은 처리 이득과 아울러 주파수 다이버서티, 다중 경로 시간 다이버서티를 얻을 수 있으며, 동일한 과정으로 가변 확산률을 용이하게 제공하는 효과가 있다.

Claims (25)

  1. 다중반송파 코드분할 다중접속의 신호 형성 과정 중에서 확산을 위해 입력되는 변조 심볼 열의 각 심볼을 가변 확산률에 따라 결정되는 반복 회수(R)만큼 반복하는 심볼 반복부;
    상기 심볼 반복부에서 반복된 각 반복 심볼을 심볼 속도와 동일한 칩 속도의 확산코드를 사용하여 직접 확산하여 확산 칩 열을 얻는 확산부;
    상기 확산부에서 확산된 칩 열을 직렬/병렬 변환을 통해 다중반송파의 수(SFF)만큼의 병렬 칩 열로 분리하는 역다중화부; 및
    상기 역다중화부에서 분리된 각 칩들을 주파수 변환 과정을 통해 해당되는 부반송파에 실어 전송하는 역주파수 변환부
    을 포함하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 심볼 반복부는 확산률을 SFF/P로 하여 가변적 전송률로 심볼을 다중반송파에 걸쳐 확산 전송하기 위해 심볼 반복 회수(R=SFF/P)를 P배 감소시키는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 심볼 반복부는 시간/주파수에 걸친 2차원 하이브리드 확산할 경우에 확산률은 시간 축 상에서의 확산률(SFT)과 주파수 축 상에서의 확산률(SFF)의 곱으로 표현되는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 역다중화부의 병렬 칩 열의 수는 다중반송파에 걸친 주파수 축 상에서의 확산률(SFF)과 일치하는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 심볼 반복부는 확산률(SF=SFT×SFF)을 SF/P로 하여 가변 전송률로 심볼을 다중반송파에 걸쳐 확산 전송하기 위해 심볼 반복 회수(R=SF/P=SFT/P×SFF)를 P배 감소시키는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 시스템.
  6. 다중반송파를 통해 전송측에서 수신된 신호를 이산 퓨리에 변환을 통해 부반송파별로 병렬 칩 열을 추출하는 주파수 변환부;
    상기 주파수 변환부에서 추출된 병렬 칩 열을 단일 칩 열로 병렬/직렬 변환하는 다중화부;
    상기 다중화부에서 출력되는 단일 칩 열을 심볼 속도와 동일한 칩 속도로 상기 전송측에서 사용된 동일한 확산 코드를 사용하여 직접 역확산하는 역확산부; 및
    상기 역확산부에서 역확산된 칩 샘플들에 대해 가변 확산률(SF)에 따라 결정되는 결합회수(R)에 해당되는 칩을 순차적으로 결합하여 수신 변조 심볼 열을 출력하는 칩 결합부
    을 포함하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 역확산부는 심볼 전송을 위해 확산된 칩들을 합성할 때 각 칩들에 대해 가중치를 곱하는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 칩 결합부는 가변 확산률이 P 배 감소할 경우에 결합 회수(R=SF/P)도 P 배 감소되는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 칩 결합부는 시간/주파수에 걸친 2차원 하이브리드 역확산할 경우에 확산률은 시간 축 상에서의 확산률(SFT)과 주파수 축 상에서의 확산률(SFF)의 곱으로 표현되는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템.
  10. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 주파수 변환부와 다중화부의 병렬 칩 열의 수는 다중반송파에 걸친 주파수 축 상에서의 확산률(SFF)과 일치하는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템.
  11. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 주파수 변환부와 다중화부는 확산률(SF=SFF×SFT)에 해당되는 칩 샘플들로 이루어지는 수신 심볼은 순차적으로 SFT번의 퓨리에 변환과 병렬/직렬 변환 과정을 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 시스템.
  12. a) 다중반송파 코드분할 다중접속의 신호 형성 과정 중에서 확산을 위해 입력되는 변조 심볼 열의 각 심볼을 가변 확산률에 따라 결정되는 반복 회수(R)만큼 반복하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 반복된 각 반복 심볼을 심볼 속도와 동일한 칩 속도의확산코드를 사용하여 직접 확산한 후, 직렬/병렬 변환을 통해 다중반송파의 수(SFF)만큼의 병렬 칩으로 분리하는 단계; 및
    c) 상기 b) 단계에서 분리된 각 칩들을 역 이산 퓨리에 변환을 통해 해당되는 부반송파에 실어 전송되는 단계
    을 포함하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 a) 단계는 확산률을 SFF/P로 가변적으로 심볼을 다중반송파에 걸쳐 확산 전송하기 위해 심볼 반복 회수(R=SFF/P)를 P 배 감소시키는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 a) 단계는 시간/주파수에 걸친 2차원 하이브리드 확산할 경우에 확산률은 시간 축 상에서의 확산률(SFT)과 주파수 축 상에서의 확산률(SFF)의 곱으로 표현되는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 방법.
  15. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 c) 단계의 병렬 칩 열의 수는 다중반송파에 걸친 주파수 축 상에서의확산률(SFF)과 일치하는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 방법.
  16. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 a) 단계는 확산률(SF=SFT×SFF)을 SF/P로 가변적으로 심볼을 다중반송파에 걸쳐 확산 전송하기 위해 심볼 반복 회수(R=SF/P=SFT/P×SFF)를 P 배 감소시키는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산 방법.
  17. a) 다중반송파를 통해 전송측에서 수신된 신호를 이산 퓨리에 변환을 통해 부반송파별로 병렬 칩 열을 추출하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 추출된 병렬 칩 열을 단일 칩 열로 병렬/직렬 변환하고, 상기 단일 칩 열을 심볼 속도와 동일한 칩 속도로 상기 전송측에서 사용된 동일한 확산 코드를 사용하여 직접 역확산하는 단계; 및
    c) 상기 b)에서 역확산된 칩 샘플들에 대해 가변 확산률(SF)에 따라 결정되는 결합회수(R)에 해당되는 칩을 순차적으로 결합하여 수신 변조 심볼 열을 출력하는 단계
    을 포함하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 b) 단계는 심볼 전송을 위해 확산된 칩들을 합성할 때 각 칩들에 대해 가중치를 곱하는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 c) 단계는 가변 확산률이 P 배 감소할 경우에 결합 회수(R=SF/P)도 P 배 감소되는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 c) 단계는 시간/주파수에 걸친 2차원 하이브리드 역확산할 경우에 확산률은 시간 축 상에서의 확산률(SFT)과 주파수 축 상에서의 확산률(SFF)의 곱으로 표현되는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 방법.
  21. 제 17 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 b) 단계의 병렬 칩 열의 수는 다중반송파에 걸친 주파수 축 상에서의 확산률(SFF)과 일치하는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 방법.
  22. 제 17 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 a) 단계 및 b) 단계는 확산률(SF=SFF×SFT)에 해당되는 칩 샘플들로 이루어지는 수신 심볼은 순차적으로 SFT번의 퓨리에 변환과 병렬/직렬 변환 과정을 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 역확산 방법.
  23. 다중반송파 코드분할 다중접속의 신호 형성 과정 중에서 확산을 위해 송신측에 입력되는 변조 심볼 열의 각 심볼을 가변 확산률에 따라 결정되는 반복회수(R)만큼 반복하고, 상기 반복된 각 반복 심볼을 확산코드를 사용하여 직접 확산된 후에 다중반송파의 수(SFF)만큼의 병렬 칩 열로 역다중화 하여 주파수 변환 과정을 통해 해당되는 부반송파에 실어 수신측으로 전송하는 확산 단계; 및
    상기 수신측에서 다중반송파를 통해 수신한 신호를 주파수 변환을 통해 부반송파별로 병렬 칩 열을 추출하고, 상기 병렬 칩 열을 단일 칩 열로 다중화한 후에 상기 단일 칩 열을 상기 송신측에서 사용된 동일한 확산 코드를 사용하여 직접 역확산하고, 상기 역확산된 칩들에 대해 가변 확산률(SF)에 따라 결정되는 결합 회수(R)에 해당되는 칩을 순차적으로 결합하여 수신 변조 심볼 열을 출력하는 역확산 단계
    을 포함하는 다중반송파 코드분할 다중 접속에서의 확산/역확산 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 확산 단계 및 역확산 단계는 다중 반송파에 걸친 주파수 확산과 시간 축 상의 직접 확산의 2차원 주파수/시간 확산/역확산이 가능한 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 방법.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 주파수 변환 과정과 역다중화 및 다중화 하는 단계에서의 병렬 칩 열의 수는 다중반송파에 걸친 주파수 축 상에서의 확산률 수와 동일한 것을 특징으로 하는 다중반송파 코드분할 다중접속에서의 확산/역확산 방법.
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